Columna Ciencia y Tecnología

Sensor para medir índices de refracción en medios acuosos

El índice de refracción es una propiedad física de la materia y puede ser utilizado para identificar y caracterizar un material ya sea sólido, líquido o gaseoso. Además,  dado que cada material cuenta con un valor único de índice de refracción es posible conocer si el material tiene impurezas o conocer el grado de contaminación de dicho material midiendo su índice de refracción. Por ejemplo, en la industria de alimentos y bebidas el índice de refracción se emplea como un parámetro para determinar la concentración del azúcar en una solución, mientras que en la industria de las bebidas alcohólicas se puede utilizar este parámetro como un criterio para determinar la calidad de la bebida y/o conocer si ha sido adulterada.

Actualmente, existe una gran variedad de instrumentos para medir el índice de refracción conocidos como refractómetros, pero todos ellos para aplicaciones en la industria, cuyo costo es elevado. Además, es importante resaltar que no existen en el mercado sensores ópticos para detectar bebidas alcohólicas adulteradas.

Las técnicas para detectar la calidad de bebidas alcohólicas son la cromatografía de gases, la espectroscopia Raman y la espectroscopia de absorción en el ultravioleta y visible.

Nosotros realizamos una investigación sobre la implementación de un sensor de fibra óptica para medir índices de refracción en medios acuosos con la finalidad de determinar si una bebida alcohólica como el tequila ha sido adulterada.

El sensor de fibra óptica implementado está basado en el fenómeno de Resonancia de Plasmones Superficiales Localizados (LSPR, por sus siglas en inglés). El fenómeno se genera en las nanopartículas de plata que se encuentran inmovilizadas en una fibra óptica. Cuando la fibra es iluminada con luz blanca, las nanopartículas de plata absorben fuertemente luz con determinada longitud de onda, la cual a su vez depende directamente del índice de refracción del medio que rodea a las nanopartículas.

El sensor de fibra óptica basado en el fenómeno de LSPR fue implementado en el laboratorio de óptica de la Universidad Politécnica de Tulancingo. El sensor consta de una fuente de luz blanca (lámpara de tungsteno), un espectrómetro para medir los espectros de absorción y/o transmisión y nanopartículas de plata inmovilizadas en una fibra óptica.

La respuesta del sensor cuando es colocado en diferentes medios como el aire, agua, alcohol y aceite de clavo, se observa que existe un incremento lineal de la respuesta del sensor (pico de absorción) al incrementarse el índice de refracción del medio.

Este esquema experimental del sensor de fibra óptica implementado, es la respuesta del sensor como una función del índice de refracción del medio.

Por otro lado, los resultados del trabajo de investigación han sido publicados por prestigiadas revistas científicas a nivel  internacional, bajo el título “Optical Fiber Sensor Based on Localized Surface Plasmon Resonance Using Silver Nanoparticles Photodeposited on the Optical Fiber End”.

Invitamos a los lectores interesados a saber más de este trabajo de investigación, a descargar sin costo alguno, más información, en la siguiente dirección de internet http://www.mdpi.com/1424-8220/14/10/18701. Además, se ha iniciado el trámite de la solicitud de patente ante el Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial (IMPI) del sensor óptico implementado. 

Los estudiantes de la maestría en Computación Óptica actualmente se encuentran trabajando en el perfeccionamiento del sensor para obtener un sensor portátil, de bajo costo y fácil interpretación de resultados que permita conocer si una bebida alcohólica como el tequila ha sido adulterada.


Dr. José Gabriel Ortega Mendoza
Profesor Investigador de Maestría de la Universidad Politécnica de Tulancingo